JP2002034208A - Motor - Google Patents
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- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
- F04D25/0613—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the electric motor being of the inside-out type, i.e. the rotor is arranged radially outside a central stator
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、防爆構成の電子コ
ミュテーション式電気モータを有するモータ装置に関す
るものであり、このモータ装置は、例えば、潜在的に爆
発性の雰囲気内でファン等を駆動するのに使用すること
ができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor device having an electronic commutation type electric motor in an explosion-proof configuration, for example, for driving a fan or the like in a potentially explosive atmosphere. Can be used for
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の防爆構成の電子コミュテーショ
ン式電気モータを有するモータ装置には、一般的に永久
磁石ロータとステータを有する形式のものがある。この
種のモータ装置では通常はいわゆる安全バリアが使用さ
れる。しかし安全バリアは多数の適用例にとっては非常
に高価である。またこのような安全バリアでは過度の電
圧降下が生じることがある。2. Description of the Related Art A motor device having an electronic commutation type electric motor of this type of explosion-proof construction generally has a type having a permanent magnet rotor and a stator. A so-called safety barrier is usually used in this type of motor device. However, safety barriers are very expensive for many applications. In addition, such a safety barrier may cause an excessive voltage drop.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、その
モータが爆発の危険性のある環境での動作に適したモー
タ装置を提供することである。このモータ装置として
は、特に小型のものが望まれる。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a motor device suitable for operation in an environment where the motor is at risk of explosion. As the motor device, a particularly small motor device is desired.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の一視点において
冒頭に記載した一般的形式の防爆構成の電子コミュテー
ション式電気モータを有するモータ装置において、以下
の特徴を有する。即ち、電気モータのステータには、永
久磁石ロータから空隙により分離されて、永久磁石ロー
タの磁界を検出するために少なくとも１つの電流磁気効
果型ロータ位置センサが設けられており、該ロータ位置
センサの出力信号はコミュテーション電子回路を制御す
るために使用され、電流磁気効果型ロータ位置センサの
電流供給は単相または３相の交流電源から絶縁トランス
の中間線路を介して行われ、電流磁気効果型センサの出
力信号はフォトカプラを介してコミュテーション電子回
路に供給されるように構成することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect of the present invention, a motor device having an electronic commutation type electric motor of an explosion-proof configuration of the general type described at the beginning has the following features. That is, the stator of the electric motor is provided with at least one galvanomagnetic rotor position sensor for detecting the magnetic field of the permanent magnet rotor, which is separated from the permanent magnet rotor by an air gap, The output signal is used to control the commutation electronics, and the current supply of the galvanomagnetic effect type rotor position sensor is performed from a single-phase or three-phase AC power supply via an intermediate line of an insulating transformer, The output signal of the sensor is configured to be supplied to the commutation electronic circuit via the photocoupler.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】本発明のモータ装置では、電流磁
気効果型センサを有する電気モータが使用される。モー
タ電流回路とセンサ電流回路との間は完全に電流的に
（ガルバニック）分離され、このことにより故障の場合
にエネルギーの大きな電源電圧がセンサ電流回路に達す
ることが確実に阻止される。モータ装置の本来のコミュ
テーション電子回路は有利には電気モータの外側に配置
される。このことにより、例えば電気モータに取り付け
られた比較的小さな回路基板上で、センサ電流回路を電
気的に完全に電気モータの巻線電流回路から分離するこ
とができる。センサの出力信号はフォトカプラを介して
コミュテーション電子回路に供給されるから、ここでも
完全な電流的分離が得られる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the motor device of the present invention, an electric motor having a current magneto effect sensor is used. There is a complete galvanic separation between the motor current circuit and the sensor current circuit, which ensures that in the event of a fault, a high-energy supply voltage does not reach the sensor current circuit. The actual commutation electronics of the motor arrangement are preferably arranged outside the electric motor. This makes it possible to electrically separate the sensor current circuit completely from the winding current circuit of the electric motor, for example on a relatively small circuit board mounted on the electric motor. Since the output signal of the sensor is supplied to the commutation electronics via a photocoupler, complete current separation is again obtained.
【０００６】本発明のさらなる視点は、各従属請求項に
示す特徴に基づく。本発明のさらなる詳細および有利な
改善形態は以下の説明および図面に示された、本発明の
制限と理解すべきでない実施例および従属請求項から明
らかとなるが、以下に概説する。前記絶縁トランスは固
有の安全構成で構成されている、ことが好ましい。電流
磁気効果型ロータ位置センサはホールＩＣとして構成さ
れている、ことが好ましい。電流磁気効果型ロータ位置
センサは回路基板に配置されており、該回路基板は、導
電性の弱い充填コンパウンドにより取り囲まれており、
又は、該充填コンパウンドはさらに電流磁気効果型セン
サも取り囲む、ことが好ましい。前記導電性の弱い充填
コンパウンドは、永久磁石ロータとロータ位置センサと
の間の空隙へも伸張している、ことが好ましい。ステー
タ積層板と固定子巻線とは導電性の弱い充填コンパウン
ドにより取り囲まれている、ことが好ましい。前記充填
コンパウンドは、約１０9Ω以下の領域の表面抵抗を有
する、ことが好ましい。電気モータはアウタロータモー
タとして構成されており、該モータのロータキャップは
その自由端部領域に半径方向拡張部を有する、ことが好
ましい。ロータキャップの外側にはファン翼が配置され
ている、ことが好ましい。ロータキャップの半径方向拡
張部は、ファン翼により搬送される空気の流出側に設け
られている、ことが好ましい。ロータキャップはプラス
チックから構成され、ファン翼はロータキャップと一体
的に構成されている、ことが好ましい。プラスチック製
のロータキャップ内には軟磁性の磁気回路部材が固定さ
れており、該磁気回路部材は支持体として、かつロータ
の永久磁石に対する磁気的帰還回路部（ヨーク）として
用いられる、ことが好ましい。ロータキャップのプラス
チックは弱い導電性に構成されており、１０9Ωより小
の表面抵抗を有する、ことが好ましい。ロータキャップ
のプラスチックには表面抵抗を低減させるためカーボン
ファイバが添加されている、ことが好ましい。電気モー
タにより駆動されるファンはいわゆるパイプ・ファンと
して構成されており、該パイプ・ファンはガスの流通す
る管に配置するよう構成される、ことができる。モータ
巻線に流れる電流に対して電流制限部が設けられてい
る、ことが好ましい。モータ装置のコミュテーション電
子回路は少なくとも部分的に電気モータの外側に配置さ
れている、ことが好ましい。コミュテーション電子回路
は耐圧性のケーシング内に、電気モータの外側で防爆性
に配置されている、ことが好ましい。ロータマグネット
はゴムマグネットとして構成されている、ことが好まし
い。[0006] Further aspects of the invention are based on the features set out in the respective dependent claims. Further details and advantageous refinements of the invention will become apparent from the following description and drawings, which are obvious from the examples and dependent claims which should not be understood as limitations of the invention, which are outlined below. Preferably, the isolation transformer is configured with a unique safety configuration. Preferably, the galvanomagnetic rotor position sensor is configured as a Hall IC. The galvanomagnetic rotor position sensor is located on a circuit board, the circuit board being surrounded by a filling compound with weak conductivity,
Alternatively, the filling compound preferably also surrounds a galvanomagnetic sensor. Preferably, the weakly conductive filling compound also extends into the gap between the permanent magnet rotor and the rotor position sensor. It is preferred that the stator laminate and the stator winding are surrounded by a filling compound with weak conductivity. Preferably, the filling compound has a surface resistance in the region of about 10 9 Ω or less. The electric motor is designed as an outer rotor motor, the rotor cap of which preferably has a radial extension in its free end region. Preferably, fan blades are arranged outside the rotor cap. The radial extension of the rotor cap is preferably provided on the outflow side of the air carried by the fan blades. Preferably, the rotor cap is made of plastic and the fan blades are integrally formed with the rotor cap. A soft magnetic circuit member is fixed in the plastic rotor cap, and the magnetic circuit member is preferably used as a support and a magnetic feedback circuit (yoke) for the permanent magnet of the rotor. . Preferably, the plastic of the rotor cap is configured to be weakly conductive and has a surface resistance of less than 10 9 Ω. It is preferable that carbon fiber is added to the plastic of the rotor cap to reduce the surface resistance. The fan driven by the electric motor may be configured as a so-called pipe fan, which pipe fan may be configured to be disposed in a gas flow pipe. Preferably, a current limiter is provided for the current flowing through the motor winding. The commutation electronics of the motor device are preferably arranged at least partially outside the electric motor. The commutation electronics is preferably arranged in a pressure-resistant casing and explosion-proof outside the electric motor. Preferably, the rotor magnet is configured as a rubber magnet.
【０００７】[0007]
【実施例】以下の説明で同じ部材または同じに作用する
部材には同じ参照符号が付したり、通常は再度説明しな
い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description, the same or identically acting parts are provided with the same reference symbols and are not normally described again.
【０００８】図１は概略的に本発明のモータ装置１１の
実施例を示す。右側には電子的にコミュテーションされ
る電気モータ（ＥＣＭ）１０が配置されており、この電
気モータは固定子巻線１２，永久磁石ロータ１４，およ
びＥＣＭ１０に絶縁して配置された回路基板１６を有す
る。この回路基板上にはホールＩＣ１８が配置されてお
り、このホールＩＣはロータ１４の磁界により制御され
る。部材１２，１４，１６，１８，２０は、本発明の理
解を容易にするため概略的にのみ示されており、例えば
実際には多くの場合４極または６極その他の多極ロータ
１４が使用される。FIG. 1 schematically shows an embodiment of a motor device 11 according to the present invention. An electronic motor (ECM) 10 that is electronically commutated is disposed on the right side. The electric motor includes a stator winding 12, a permanent magnet rotor 14, and a circuit board 16 that is disposed insulated from the ECM 10. Have. A Hall IC 18 is disposed on the circuit board, and the Hall IC 18 is controlled by a magnetic field of the rotor 14. The members 12,14,16,18,20 are only shown schematically to facilitate an understanding of the invention, for example, in practice often a four- or six-pole or other multi-pole rotor 14 is used. Is done.
【０００９】回路基板１６はフォトカプラ２０，溶解フ
ューズ２１，抵抗２２，２つのツェナーダイオード２
３，および抵抗２４も有する。これらの部材は１０Ｖの
直流電圧を２つの線路２６，２８を介して整流器３０か
ら受け取る。整流器３０は外部の回路基板３２に配置さ
れており、この回路基板３２にはコミュテーション電子
回路３４も配置されている。このコミュテーション電子
回路３４には巻線１２が接続されている。この回路基板
３２は有利にはＥＣＭ１０の外側に配置され、通常は防
爆性ケーシング（耐圧カプセル）に配置される。コミュ
テーション電子回路３４は有利にはモータ電流の電子的
制限部を含む。これは例えばＥＰ−Ａ２−０７３９０８
４から公知である。マイナス線路は冗長性の理由から二
重に構成されている。The circuit board 16 includes a photocoupler 20, a melting fuse 21, a resistor 22, and two Zener diodes 2.
3, and also a resistor 24. These components receive a DC voltage of 10V from the rectifier 30 via two lines 26,28. The rectifier 30 is arranged on an external circuit board 32 on which the commutation electronics 34 are also arranged. The winding 12 is connected to the commutation electronic circuit 34. This circuit board 32 is advantageously arranged outside the ECM 10 and is usually arranged in an explosion-proof casing (pressure-resistant capsule). The commutation electronics 34 advantageously includes an electronic limit for the motor current. This is described, for example, in EP-A2-073908.
4 is known. The negative line is doubled for redundancy reasons.
【００１０】回路基板３２は動作時に端子３６，３８を
介して交流電圧源４０に接続される。この交流電圧源は
典型的には２３０Ｖ、５０Ｈｚの単相交流電源ないしは
３相交流電源である。この交流電圧は整流器４４（平滑
化電子回路、すなわちコンデンサ等）を介して整流さ
れ、直流中間線路４５，４７を介してコミュテーション
電子回路３４に供給される。直流中間線路４５，４７の
電圧はモータ形式に応じて、２０Ｖから３５０Ｖ以上の
間である。The circuit board 32 is connected to an AC voltage source 40 via terminals 36 and 38 during operation. This AC voltage source is typically a 230 V, 50 Hz single phase AC power supply or a three phase AC power supply. This AC voltage is rectified through a rectifier 44 (smoothing electronic circuit, that is, a capacitor or the like), and supplied to the commutation electronic circuit 34 through DC intermediate lines 45 and 47. The voltage of the DC intermediate lines 45, 47 is between 20V and 350V or more, depending on the type of motor.
【００１１】信号がフォトカプラ２０の出力端から２つ
の線路４６，４８を介してコミュテーション電子回路３
４に供給され、この信号は通常のようにコミュテーショ
ンをロータ１４の位置に依存して制御する。A signal is transmitted from the output end of the photocoupler 20 via two lines 46 and 48 to the commutation electronic circuit 3.
4, which controls commutation as usual depending on the position of the rotor 14.
【００１２】端子３６，３８には耐短絡型の絶縁トラン
ス（有利にはＥＮ５００２０、８．１章に相応する）の
一次巻線５０が接続されており、その二次巻線５４には
整流器３０が接続されており、整流器はホールＩＣ１８
およびフォトカプラ２０に給電する。A primary winding 50 of a short-circuit-proof insulation transformer (preferably corresponding to EN 50020, section 8.1) is connected to terminals 36 and 38, and a rectifier 30 is connected to its secondary winding 54. Is connected and the rectifier is Hall IC18.
And power to the photocoupler 20.
【００１３】正線路２６が溶解フューズ２１（例えば６
２ｍＡ、１２５Ｖ）と接続点２５を介して、フォトカプ
ラ２０のＬＥＤ５８のアノードと接続されており、その
カソードは抵抗２２を介してホールＩＣ１８の信号出力
端と接続されている。さらに接続点２５は抵抗２４を介
してホールＩＣ１８の電流供給入力端と接続されてい
る。負線路２８はホールＩＣ１８のマイナス端子と接続
されている。接続点２５と負線路２８との間には、例え
ば５．６Ｖ用の２つのツェナーダイオード２３が接続さ
れている。このようにして電圧が、保護された回路にお
いて＞５．６Ｖにならないことが保証される。故障の場
合は溶解フューズ２１が溶解する。ツェナーダイオード
２３に対する前置抵抗（図示略）は、整流器３０の出力
端に外部回路基板３２上に配置されている。The positive line 26 is connected to the melting fuse 21 (for example, 6
(2 mA, 125 V) and the connection point 25, and is connected to the anode of the LED 58 of the photocoupler 20, and the cathode is connected to the signal output terminal of the Hall IC 18 via the resistor 22. Further, the connection point 25 is connected to the current supply input terminal of the Hall IC 18 via the resistor 24. The negative line 28 is connected to the negative terminal of the Hall IC 18. Between the connection point 25 and the negative line 28, for example, two zener diodes 23 for 5.6V are connected. In this way it is ensured that the voltage does not go to> 5.6V in the protected circuit. In the case of a failure, the melting fuse 21 melts. A front resistor (not shown) for the Zener diode 23 is disposed on the external circuit board 32 at the output terminal of the rectifier 30.
【００１４】抵抗２２と２４（例えばそれぞれ１ｋΩ）
は、短絡の場合でもこれら抵抗に形成される最大電力が
この抵抗の最大許容損失電力の２／３より格段に小さい
ように選定されている。Resistors 22 and 24 (for example, 1 kΩ each)
Are selected such that the maximum power formed in these resistors is significantly smaller than 2/3 of the maximum allowable loss power of these resistors even in the event of a short circuit.
【００１５】点線で示す６０により象徴的に、基本的に
安全なセンサ電流回路（ライン６０の下、左）とエネル
ギーの大きなモータ電流回路（分離ライン６０の上）と
の間の電流的分離が示されている。この分離は、絶縁ト
ランス５２，フォトカプラ２０により形成され、部分的
に絶縁体６２により形成される。この絶縁体６２はホー
ルＩＣ２８とロータ１４のとの間の空隙６３に配置され
ている。絶縁体６２は図１では象徴的にのみ示されてい
る。この絶縁体は図２では有利な実施例の一例として示
されている。有利には絶縁体はステータに設けられる
が、相応の絶縁をロータ１４に設けることを排除するも
のではない。Symbolically, the current separation between the essentially safe sensor current circuit (below and left of line 60) and the energetic motor current circuit (above separation line 60) is symbolized by the dotted line 60. It is shown. This separation is formed by the insulating transformer 52 and the photocoupler 20, and is partially formed by the insulator 62. This insulator 62 is arranged in a gap 63 between the Hall IC 28 and the rotor 14. The insulator 62 is shown only symbolically in FIG. This insulator is shown in FIG. 2 as an example of a preferred embodiment. Preferably, the insulator is provided on the stator, but this does not preclude providing a corresponding insulation on the rotor 14.
【００１６】これについては以下を参照されたい：安全
確保された電気モータに対しては規格により比較的に大
きな絶縁厚さが規定されており、この厚さは小型モー
タ、とりわけ電子コミュテーション式モータでは維持す
ることができない。なぜならもし規格を満たす厚さとす
ると、モータが機能しなくなるからである。例えば規格
によれば個所６３の絶縁層は少なくとも３ｍｍの厚さを
有しなければならない。しかしこの場合、ホールＩＣ１
８をもはやロータ１４の磁界により制御できなくなる。For this, see the following: For safety-provided electric motors, standards specify relatively large insulation thicknesses, which are small motors, in particular electronic commutation motors. Cannot be maintained. This is because if the thickness meets the standard, the motor will not function. According to the standard, for example, the insulating layer at the location 63 must have a thickness of at least 3 mm. However, in this case, Hall IC1
8 can no longer be controlled by the magnetic field of the rotor 14.
【００１７】しかし絶縁分離トランス５２とフォトカプ
ラ２０により回路基板１６を電源４０から完全に電流的
に分離することができ、これにより絶縁部６２がそれ自
体規定された厚さを有していなくても基本的な安全性が
得られる。絶縁層６２の厚さが小さくても付加的に基本
安全性に寄与することが理解できるであろう。However, the circuit board 16 can be completely galvanically separated from the power supply 40 by the isolating transformer 52 and the photocoupler 20, so that the insulating portion 62 does not have a specified thickness. Even basic safety is obtained. It will be understood that the small thickness of the insulating layer 62 additionally contributes to basic security.
【００１８】図２は、図１のＥＣＭ１０の有利な一実施
例を示し、モータはここではアウタロータモータ１０の
形態である。このモータは基本部材（基部）７０を有
し、この基本部材はベアリング支持管７２と一体的に構
成されている。この支持管にはシャフト７８を支承する
２つのボールベアリング７４，７６が配置・嵌合されて
おり、シャフト７８の上側端部にはロータキャップ８０
が固定されている。ばね８２が付勢力（バイアス力）を
上側ボールベアリング７４とロータキャップ８０との
間、並びに２つのボールベアリングの内側外側リング間
（インナーレースとアウターレースの間）に形成する。
シャフト７８の下側端部には拡張リング８４が配置され
ている。基本部材７０とベアリング支持管７２とは適切
なプラスチックから作製することができ、または例えば
マグネシウムを６％未満含むアルミニウム加圧鋳造によ
り作製することができる。FIG. 2 shows an advantageous embodiment of the ECM 10 of FIG. 1, wherein the motor is here in the form of an outer rotor motor 10. This motor has a basic member (base) 70, which is integrally formed with a bearing support tube 72. Two ball bearings 74 and 76 for supporting a shaft 78 are arranged and fitted on the support tube, and a rotor cap 80 is provided on the upper end of the shaft 78.
Has been fixed. A spring 82 creates a biasing force between the upper ball bearing 74 and the rotor cap 80, as well as between the inner and outer rings of the two ball bearings (between the inner and outer races).
An expansion ring 84 is arranged at the lower end of the shaft 78. The base member 70 and the bearing support tube 72 can be made from a suitable plastic, or can be made, for example, by aluminum pressure casting containing less than 6% magnesium.
【００１９】ロータキャップ８０は、基本部材７０と同
じように有利には、カーボンファイバを積層して強化し
た適切なプラスチックからなる。これによりプラスチッ
ク表面に静電気の帯電することが阻止される。表面抵抗
は有利には１０9Ω以下であり、特に有利には１０5から
約１０9Ωの領域である。有利には短時間の燃焼作用
（火炎の影響）に耐える（耐燃性）プラスチックを使用
する。The rotor cap 80, like the base member 70, is advantageously made of a suitable plastic reinforced with laminated carbon fibers. This prevents the plastic surface from being charged with static electricity. The surface resistance is preferably less than 10 9 Ω, particularly preferably in the range from 10 5 to about 10 9 Ω. Preference is given to using a (flame-resistant) plastic which withstands a short-term burning action (flame effect).
【００２０】ロータキャップ８０はその外側にファン翼
８６を支持し、ファン翼とは一体的に構成されている。
下方へは円錐形にいわゆるスカート部８８が伸張してお
り、このスカート部は固定部材８９と共働する。即ち、
固定部材８９は図示のようにこのスカート部８８内に突
入しており、異物が電気モータ１０の内部に到達するの
を阻止する。空気の流動方向は９１により示されてい
る。すなわち上方から下方へ流れる。これによりスカー
ト部８８の開口部（空隙部）８７の領域では渦流作用が
発生し、これが異物の侵入に対抗作用する。The rotor cap 80 supports a fan blade 86 on the outside thereof, and is integrally formed with the fan blade.
A so-called skirt 88 extends downward in a conical shape and cooperates with a fixing member 89. That is,
The fixing member 89 protrudes into the skirt portion 88 as shown in the figure, and prevents foreign substances from reaching the inside of the electric motor 10. The direction of air flow is indicated by 91. That is, it flows downward from above. As a result, a vortex action occurs in the region of the opening (gap) 87 of the skirt 88, which acts against foreign matter intrusion.
【００２１】ロータキャップ８０の内部では、軟磁性材
料からなる鉢（カップ）状部材９０がプラスチックリベ
ット９２により固定されている。そして部材９０の内側
にはロータマグネット１４が固定されている。ロータマ
グネットは有利にはいわゆるゴムマグネットであり、ゴ
ム状物質と適切な磁石材料、例えばハードフェライトの
粉末（磁性粉末材料）との混合物からなる。このことは
固体の永久磁石に対して有利である。なぜなら、ステー
タ１００とロータマグネット１４とが摩擦する際に摩擦
火花が発生しないからである。Inside the rotor cap 80, a pot (cup) -like member 90 made of a soft magnetic material is fixed by a plastic rivet 92. The rotor magnet 14 is fixed inside the member 90. The rotor magnet is preferably a so-called rubber magnet, which consists of a mixture of a rubber-like substance and a suitable magnet material, for example hard ferrite powder (magnetic powder material). This is advantageous for solid permanent magnets. This is because no friction spark occurs when the stator 100 and the rotor magnet 14 rub.
【００２２】ロータマグネット１４とベアリング支持管
７２との間の半径方向空間には、ステータ積層コア（鉄
心）１００、２つの部分からなるコイル枠（スリーブ）
１０２，１０４および固定子巻線１２を備えた、電気モ
ータ１０のステータが配置されている。ステータ積層コ
アはベアリング支持管７２の外側にプレスされている。
（本実施例は、ただ１つの巻線１２を有する単相ＥＣＭ
１０を示す。この巻線は２パルスで駆動される。例えば
ＤＥ２３４６３８０参照。そこには相応の電気モータが
記載されている。本発明はもちろん同じように１つ以上
の相巻線を有し、３６０゜ｅｌのロータ回転ごとに２つ
以上の電流パルスにより駆動されるモータにも適す
る。）In the radial space between the rotor magnet 14 and the bearing support tube 72, a stator laminated core (iron core) 100 and a coil frame (sleeve) composed of two parts are provided.
The stator of the electric motor 10 with 102, 104 and stator windings 12 is arranged. The stator laminated core is pressed outside the bearing support tube 72.
(This embodiment is a single-phase ECM having only one winding 12.
10 is shown. This winding is driven by two pulses. See, for example, DE 2346380. The corresponding electric motor is described there. The invention is, of course, likewise suitable for motors having one or more phase windings and driven by two or more current pulses per 360 DEG rotor rotation. )
【００２３】ステータ積層コア１００と固定子巻線１２
の下方にはホールＩＣ１８を有する回路基板１６が配置
されている。この回路基板１６はステータ積層コア１０
０および巻線１２と同様に、導電性の非常に弱い充填コ
ンパウンド（材料）１１０により完全に射出包囲され
る。このコンパウンドは有利にはホールＩＣ１８も完全
に包囲する。ホールＩＣはロータマグネット１４の下端
部１１２にほぼ対向して配置されている。すなわちロー
タマグネットの漂遊磁界領域に配置されている。巻線１
２とその他の、エネルギーの大きな電流を導く部材の領
域で、充填コンパウンド１１０は少なくとも３ｍｍの厚
さを有する。Stator laminated core 100 and stator winding 12
A circuit board 16 having a Hall IC 18 is disposed below the circuit board. The circuit board 16 includes the stator laminated core 10
As with the zeros and windings 12, it is completely injection-enclosed by a very weakly conductive filling compound (material) 110. This compound advantageously also completely surrounds the Hall IC 18. The Hall IC is disposed substantially facing the lower end 112 of the rotor magnet 14. That is, they are arranged in the stray magnetic field region of the rotor magnet. Winding 1
In the region of 2 and other, high-energy conducting members, the filling compound 110 has a thickness of at least 3 mm.
【００２４】充填コンパウンド１１０は巻線１２と電子
回路の絶縁に用いるだけでなく、静電性電荷を放出する
ためにも用いる。この理由からコンパウンドは弱い導電
性である。その表面抵抗は有利には１０5から１０9Ωの
領域にある。実際には場合により１０3Ωの値が調整さ
れることもある。表面抵抗は、障害となる電流が巻線１
２からホールＩＣ１８へ流れないようにするため過度に
小さくてはならない。障害電流が流れるとホール信号が
障害を受けることがある。最適なのは、絶縁体の電気固
有抵抗が表面においては絶縁体の内部よりも低くなるよ
う抵抗勾配を付けることである。The filling compound 110 is used not only for insulating the winding 12 and the electronic circuit but also for discharging electrostatic charges. For this reason, the compounds are weakly conductive. Its surface resistance is advantageously in the range from 10 5 to 10 9 Ω. In practice, a value of 10 3 Ω may be adjusted in some cases. The surface resistance is determined as follows:
It must not be too small to prevent it from flowing from 2 to the Hall IC 18. When a fault current flows, the Hall signal may be damaged. Optimally, the resistance gradient is such that the electrical resistivity of the insulator is lower at the surface than at the interior of the insulator.
【００２５】このようにしてロータマグネット１４とホ
ールＩＣ１８との間にも、図１で説明したように導電性
の弱い絶縁層６２が配置され、この絶縁層はＥＣＭ１０
とセンサ電子回路との間の良好な電流分離６０に対して
有利であり、ひいては電気モータ１０のいわゆる基本安
全性に対して非常に有利である。As described above, the insulating layer 62 having low conductivity is also arranged between the rotor magnet 14 and the Hall IC 18 as described with reference to FIG.
This is advantageous for a good current separation 60 between the motor and the sensor electronics, and thus for the so-called basic safety of the electric motor 10.
【００２６】ステータをプラスチックにより包囲するよ
う射出することの詳細についてはＵＳ特許５９７３４２
４を参照されたい。ここには適切な方法と適切な材料が
詳細に記載されている。For further details on injecting the stator with plastic encircling, see US Pat. No. 5,973,342.
See No. 4. It describes in detail suitable methods and suitable materials.
【００２７】巻線１２は端子１１４を介して回路基板１
６上で線路４６，４８と接続されており、これらの線路
はコミュテーション電子回路３４に接続されている。The winding 12 is connected to the circuit board 1 via a terminal 114.
6 are connected to lines 46, 48, which are connected to the commutation electronics 34.
【００２８】充填コンパウンド１１０は有利には電気モ
ータ１０の空隙１２０に亘って伸張しており、ステータ
積層コア１００の空隙側を完全に覆う。この点について
ＵＳ特許５９７３４２４参照。The filling compound 110 preferably extends over the gap 120 of the electric motor 10 and completely covers the gap side of the stator lamination core 100. See US Pat. No. 5,973,424 in this regard.
【００２９】このようにして基本的に安全なＥＣＭ１０
が得られ、このモータのコミュテーション電子回路３４
は有利には電気モータ１０の外側に配置され、格別に安
全確保する必要がない。なぜならコミュテーション電子
回路と、ＥＣＭ１０に存在する（回路基板１６上の）セ
ンサ電子回路との間には厳密な電流分離６０が設けられ
ているからである。回路基板３２は通常は防爆性ケーシ
ング内にＥＣＭ１０の外側で配置することができる。こ
のようなＥＣＭ１０の有利な適用はいわゆるパイプ・フ
ァン（軸流ファン）である。すなわち換気装置のパイプ
に組み込まれたファンであり、この換気装置には爆発性
の媒体が出現することがあるような場合である。In this way, the basically secure ECM 10
And the commutation electronics 34 of this motor
Are advantageously arranged outside the electric motor 10 and do not need to be specially secured. This is because a strict current separation 60 is provided between the commutation electronics and the sensor electronics present on the ECM 10 (on the circuit board 16). The circuit board 32 may typically be located outside the ECM 10 in an explosion-proof casing. An advantageous application of such an ECM 10 is the so-called pipe fan (axial fan). That is, a fan incorporated in a ventilator pipe, where explosive media may appear in the ventilator.
【００３０】必要に応じて電源４０と整流器４４との間
の個所Ａ，Ｂ（図１）にも絶縁トランス（絶縁トランス
５２と同様の）を設けることができ、この絶縁トランス
がコミュテーション電子回路３４を電源４０から電流分
離する。これにより、線路４５，４７間の中間線路電圧
を例えば２０Ｖに低くすることができる。それ以外に
も、本発明の範囲を逸脱することなく多種多様の適用お
よび変形が可能である。If necessary, an insulating transformer (similar to the insulating transformer 52) can be provided at the points A and B (FIG. 1) between the power supply 40 and the rectifier 44. 34 is current separated from the power supply 40. Thus, the intermediate line voltage between the lines 45 and 47 can be reduced to, for example, 20V. In addition, a wide variety of applications and modifications are possible without departing from the scope of the invention.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明の基本構成（請求項１）により、
爆発の危険性のある環境に適した防爆型のモータ装置が
提供される。このモータ装置によれば、絶縁トランス及
びフォトカプラを介して、センサ電流回路を電気モータ
の駆動のための巻線電流回路から電気的に完全に分離で
きる。請求項２以下の各従属請求項の各特徴により、夫
々さらに付加的な効果が、達成される。According to the basic structure of the present invention (claim 1),
An explosion-proof motor device suitable for an environment having a risk of explosion is provided. According to this motor device, the sensor current circuit can be completely completely electrically separated from the winding current circuit for driving the electric motor via the insulating transformer and the photocoupler. With the features of the dependent claims, further advantageous effects are respectively achieved.
【図１】本発明の有利な実施例の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an advantageous embodiment of the present invention.
【図２】図２の装置に使用するための電気モータの有利
な実施例の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an advantageous embodiment of an electric motor for use in the apparatus of FIG.
１０ 電気モータ １１ モータ装置 １２ 固定子巻線 １４ ロータ １６ 回路基板 ２０ フォトカプラ ２１ 溶解フューズ ３０ 整流器 ３２ 回路基板 ３４ コミュテーション電子回路 ５２ 絶縁分離トランス DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric motor 11 Motor device 12 Stator winding 14 Rotor 16 Circuit board 20 Photocoupler 21 Melting fuse 30 Rectifier 32 Circuit board 34 Commutation electronic circuit 52 Insulation separation transformer
フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング エンゲル ドイツ連邦共和国 Ｄ−78126 ケーニッ ヒスフェルト ベルリナー シュトラーセ ６ (72)発明者 アルノ カルヴァート ドイツ連邦共和国 Ｄ−78628 ロットヴ ァイル グロスホーフェンシュトラーセ 10 (72)発明者 ハラルト ライヒ ドイツ連邦共和国 Ｄ−78112 ルートヴ ィッヒ−ヴァイサー−シュトラーセ 46 Ｆターム(参考） 5H019 BB01 BB05 BB20 CC04 EE09 EE14 GG01 5H611 BB01 PP01 QQ03 RR02 TT01 UA01 5H621 BB07 GA01 GB14 HH03 JK08 JK14 Continued on the front page (72) Inventor Wolfgang Engel Germany D-78126 Konig Hissfeld Berliner Strasse 6 (72) Inventor Arno Calvert Germany D-78628 Rottweil Groshofenstraße 10 (72) Inventor Harald Reich Germany Federal Republic D-78112 Ludwig-Weisser-Strasse 46 F-term (reference) 5H019 BB01 BB05 BB20 CC04 EE09 EE14 GG01 5H611 BB01 PP01 QQ03 RR02 TT01 UA01 5H621 BB07 GA01 GB14 HH03 JK08 JK14
Claims (19)
モータ（１０）を有するモータ装置（１１）であって、 前記電気モータは永久磁石ロータ（１４）とステータ
（１００）とを有する形式のものにおいて、 前記電気モータ（１０）のステータには、永久磁石ロー
タ（１４）から空隙（６３）により分離されて、永久磁
石ロータ（１４）の磁界を検出するために少なくとも１
つの電流磁気効果型ロータ位置センサ（１８）が設けら
れており、 該ロータ位置センサの出力信号はコミュテーション電子
回路（３４）を制御するために使用され、 電流磁気効果型ロータ位置センサ（１８）の電流供給は
単相または３相の交流電源（４０）から絶縁トランス
（５２）の中間線路を介して行われ、 電流磁気効果型センサ（１８）の出力信号はフォトカプ
ラ（２０）を介してコミュテーション電子回路（３４）
に供給される、ことを特徴とするモータ装置。1. A motor device (11) having an explosion-proof configuration of an electronic commutation type electric motor (10), wherein the electric motor has a permanent magnet rotor (14) and a stator (100). The stator of the electric motor (10) is separated from the permanent magnet rotor (14) by an air gap (63) and has at least one for detecting the magnetic field of the permanent magnet rotor (14).
A current magneto effect rotor position sensor (18), the output signal of which is used to control the commutation electronics (34); and a current magneto effect rotor position sensor (18). Is supplied from a single-phase or three-phase AC power supply (40) via an intermediate line of an isolation transformer (52), and an output signal of the current magneto-effect sensor (18) is transmitted via a photocoupler (20). Commutation electronics (34)
The motor device is supplied to a motor.
構成で構成されている、請求項１記載のモータ装置。2. The motor device according to claim 1, wherein the isolation transformer is configured with a unique safety configuration.
８）はホールＩＣとして構成されている、請求項１また
は２記載のモータ装置。3. A current-magnetism effect type rotor position sensor (1).
The motor device according to claim 1, wherein 8) is configured as a Hall IC.
８）は回路基板（１６）に配置されており、 該回路基板は、導電性の弱い充填コンパウンド（６２，
１１０）により取り囲まれており、又は、 該充填コンパウンドはさらに電流磁気効果型センサ（１
８）も取り囲む、請求項１から３までのいずれか１項記
載のモータ装置。4. A current magnetic effect type rotor position sensor (1).
8) is arranged on a circuit board (16), said circuit board comprising a filling compound (62,
110) or the filling compound further comprises a galvanomagnetic sensor (1
The motor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor device also surrounds (8).
２）は、永久磁石ロータ（１４）とロータ位置センサ
（１８）との間の空隙（６３）へも伸張している、請求
項４記載のモータ装置。5. The filling compound having weak conductivity (6).
Motor device according to claim 4, wherein 2) also extends into the gap (63) between the permanent magnet rotor (14) and the rotor position sensor (18).
（１２）とは導電性の弱い充填コンパウンド（１１０）
により取り囲まれている、請求項１から５までのいずれ
か１項記載のモータ装置。6. The stator laminate (100) and the stator winding (12) are filled with weakly conductive filling compound (110).
The motor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the motor device is surrounded by:
の領域の表面抵抗を有する、請求項４から６までのいず
れか１項記載のモータ装置。7. The motor device according to claim 4, wherein the filling compound has a surface resistance in a region of 10 9 Ω or less.
タ（１０）として構成されており、 該モータのロータキャップ（８０）はその自由端部領域
に半径方向拡張部（８８）を有する、請求項１から７ま
でのいずれか１項記載のモータ装置。8. The electric motor (10) is configured as an outer rotor motor (10), the rotor cap (80) of which has a radial extension (88) in its free end region. The motor device according to any one of claims 1 to 7.
ン翼（８６）が配置されている、請求項８記載のモータ
装置。9. The motor device according to claim 8, wherein a fan blade (86) is arranged outside the rotor cap (80).
張部（８８）は、ファン翼（８６）により搬送される空
気の流出側に設けられている、請求項８または９記載の
モータ装置。10. The motor arrangement according to claim 8, wherein the radial extension of the rotor cap is provided on the outflow side of the air conveyed by the fan blades.
クから構成され、ファン翼（８６）はロータキャップと
一体的に構成されている、請求項９または１０記載のモ
ータ装置。11. The motor device according to claim 9, wherein the rotor cap (80) is made of plastic and the fan blade (86) is integrally formed with the rotor cap.
０）内には軟磁性の磁気回路部材（９０）が固定されて
おり、 該磁気回路部材は支持体として、かつロータの永久磁石
（１４）に対する磁気的帰還回路部（ヨーク）として用
いられる、請求項８から１１までのいずれか１項記載の
モータ装置。12. A plastic rotor cap (8).
A soft magnetic circuit member (90) is fixed in 0), and the magnetic circuit member is used as a support and as a magnetic feedback circuit (yoke) for the permanent magnet (14) of the rotor. The motor device according to any one of claims 8 to 11.
クは弱い導電性に構成されており、１０9Ωより小の表
面抵抗を有する、請求項１１または１２記載のモータ装
置。13. The motor device according to claim 11, wherein the plastic of the rotor cap (80) is configured to be weakly conductive and has a surface resistance of less than 10 9 Ω.
クには表面抵抗を低減させるためカーボンファイバが添
加されている、請求項１３記載のモータ装置。14. The motor device according to claim 13, wherein carbon fiber is added to plastic of the rotor cap (80) to reduce surface resistance.
ファン（８６）はいわゆるパイプ・ファンとして構成さ
れており、 該パイプ・ファンはガスの流通する管に配置するよう構
成されている、請求項９から１４までのいずれか１項記
載のモータ装置。15. The fan (86) driven by the electric motor (10) is configured as a so-called pipe fan, wherein the pipe fan is configured to be disposed in a pipe through which gas flows. 15. The motor device according to any one of 9 to 14.
して電流制限部（３４）が設けられている、請求項１か
ら１５までのいずれか１項記載のモータ装置。16. The motor device according to claim 1, wherein a current limiter (34) is provided for a current flowing through the motor winding (12).
ン電子回路（３４）は少なくとも部分的に電気モータ
（１０）の外側に配置されている、請求項１から１６ま
でのいずれか１項記載のモータ装置。17. The motor according to claim 1, wherein the commutation electronics of the motor device are arranged at least partially outside the electric motor. apparatus.
耐圧性のケーシング内に、電気モータ（１０）の外側で
防爆性に配置されている、請求項１７記載のモータ装
置。18. The motor device according to claim 17, wherein the commutation electronics (34) is arranged in a pressure-resistant casing and explosion-proof outside the electric motor (10).
ネットとして構成されている、請求項１から１８までの
いずれか１項記載のモータ装置。19. The motor device according to claim 1, wherein the rotor magnet is constructed as a rubber magnet.
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